Які забруднення можуть видаляти лазерні очисні машини з металу?

Як Лазерні чистильні машини Видалення поширених забруднень із металу

Фототермальне та фотомеханічне аблативне очищення: чому лазерні пристрої вибірково випаровують забруднення, не пошкоджуючи металеву основу

Лазерне очищення працює тому, що різні матеріали по-різному поглинають світло. Коли пристрій випромінює інтенсивні промені, це світло перетворюється на тепло безпосередньо на поверхні, де знаходяться бруд і забруднення. Візьмемо, наприклад, іржу — вона поглинає приблизно на 95% більше лазерної енергії, ніж звичайна сталь, тому нагрівається достатньо, щоб буквально зникнути, тоді як метал під нею залишається прохолодним. Це означає, що не залишається хімічних залишків і матеріал не деформується. Існує ще один ефект — фотомеханічний. По суті, коли матеріали дуже швидко нагріваються, вони різко розширюються, створюючи мікродавлення, які видаляють навіть найтонші шари олії завтовшки близько 5 мікрометрів. Оскільки лазери фізично не торкаються поверхні, вони можуть видалити майже всі забруднення (мова йде про 99,9%), не порушуючи властивості металу. Дослідження показали, що такий метод відповідає промисловим стандартам якості поверхні згідно з ISO 8501-1. Дослідження також підтверджують, що кількість необхідної енергії є мінімальною для виконання роботи без пошкодження основного матеріалу.

Налаштування ключових параметрів: тривалість імпульсу, щільність енергії та вибір довжини хвилі для оптимального видалення забруднень за допомогою лазерної машини для очищення

Точна калібрування трьох основних параметрів забезпечує ефективне та безпечне для основи очищення:

• Тривалість імпульсу : Імпульси наносекундного до фемтосекундного діапазону обмежують теплопровідність. Для тонких мідних листів імпульси <10 нс зменшують термічне навантаження на 40%.
• Флюенс : Має перевищувати поріг випаровування забруднень, але залишатися нижче межі пошкодження металу — наприклад, видалення епоксиду (поріг 1,5 Дж/см²) з алюмінію (початок пошкодження при 2,8 Дж/см²) вимагає точності ±20%.
• Довжина хвилі : Ближній інфрачервоний діапазон (1064 нм) проникає крізь оксиди заліза на чорних металах; УФ-випромінювання (355 нм) призначено для органічних залишків на чутливих сплавах.

Оптимізовані налаштування скорочують експлуатаційні витрати на 740 тис. доларів щороку завдяки зменшенню переділки, згідно з дослідженням інституту Ponemon за 2023 рік.

Іржа, оксиди та шаруватість: ефективне видалення з чорних металів

Видалення залізних оксидів (Fe₃O₄/Fe₂O₃) та шаруватості з вуглецевої сталі за допомогою промислових лазерних очищувачів

Технологія лазерного очищення позбавляється від іржі та окалини шляхом поглинання забруднюючих речовин лазерної енергії, які буквально перетворюються на пару. Причина її високої ефективності полягає в тому, що вуглецева сталь природним чином відбиває більше світла, завдяки чому залишається захищеною під час обробки. Цей метод зберігає цілісність основного металу, не спричиняючи неприємних вироблень, які часто виникають при використанні інших способів. Наприклад, абразивне дроблення фактично заганяє частинки у поверхню, через що покриття руйнуються значно швидше, ніж мають. При обробці саме окалини — товстого кристалоподібного шару, що залишається після процесів гарячого прокатування, — потужні імпульси лазера буквально руйнують її структуру. Вражає також швидкість цього процесу — близько одного квадратного метра на годину, навіть у разі серйозних проблем з окисненням. Крім того, зовсім не використовуються хімічні речовини, а після обробки не залишається жодного бруду, який потрібно прибирати.

Підготовка поверхні перед зварюванням: як лазерні очищувачі усувають оксидні шари, зменшуючи пористість на >99,7% (підтверджено за AWS D1.1)

Коли йдеться про підготовку поверхонь до зварювання, лазерне очищення справді вирізняється тим, що видаляє ті неприємні мікроскопічні оксиди, які утримують гази під час процесу сплавлення. Згідно з тестами, проведеними за стандартами AWS D1.1, цей метод зменшує пористість зварних швів на вражаючі 99,7%. Технологія найефективніше працює при націлюванні на поглинання оксиду заліза на довжині хвилі близько 1064 нанометри, забезпечуючи чистоту поверхні за класом Sa 2.5 без утворення зон термічного впливу. Для складних форм і деталей автоматизовані лазерні системи можуть працювати зі швидкістю від півметра до двох метрів на хвилину. Цей підхід економить близько 70% часу, який зазвичай витрачається на шліфування перед зварюванням, і при цьому зберігає структурні властивості металу. Це робить його особливо цінним у галузях, таких як авіація, де цілісність компонентів є абсолютно критичною для роботи посудин під тиском та інших відповідальних за безпеку застосувань.

Органічні забруднювачі: олія, мастило та промислові покриття

Безконтактне видалення вуглеводнів, різальних рідин та мастил за допомогою лазерних очисників — без розчинників і залишків

Лазерне очищення працює шляхом випаровування органічних речовин, таких як олії, мастила та різальні рідини, за допомогою так званого фототеплового абляційного процесу. Цей процес використовує чітко налагоджені лазерні імпульси, які спеціально націлені на руйнування вуглеводневих зв'язків, залишаючи при цьому металеву основу прохолодною. Ця методика дозволяє видаляти плівки завтовшки до 0,1 мкм, повністю й без залишків розчинників або утворення нових забруднювачів. У порівнянні з традиційними методами, такими як хімічні ванни або механічне очищення інструментами, лазерне очищення фактично відповідає стандарту Sa 2.5 за ISO 8501-1, що є важливим для галузей, де найвища надійність має критичне значення, наприклад, у виробництві напівпровідників. Крім того, цей метод відповідає всім вимогам Агентства з охорони навколишнього середовища (EPA), оскільки немає необхідності утилізовувати небезпечні відходи.

Зняття фарб, епоксидів і грунтів з високим вмістом цинку без зон термічного впливу або деградації основи

При використанні інфрачервоних лазерів для видалення покриттів вони працюють шляхом послідовного зняття шарів. Органічні полімерні частини поглинають лазерну енергію, тоді як металевий шар нижче відбиває більшу її частину. Короткі імпульси тривалістю менше 10 наносекунд запобігають надмірному розповсюдженню тепла, що дозволяє видаляти цинковмісні грунтівки з оцинкованих сталевих поверхонь, не порушуючи їх захисних властивостей. Після обробки основний метал залишається незмінним згідно зі стандартом ASTM E8, тому відсутній ризик утворення мікротріщин, як це трапляється при піскоструменевому або інших грубих методах очищення. Зокрема для корпусів суден ця технологія дозволяє очищати покриття зі швидкістю близько 10 квадратних метрів на годину з ефективністю понад 97 відсотків. Найкраще? У процесі не потрібні жодні витратні матеріали, а також абсолютно ніякі частинки не залишаються вмонтованими.

Проблеми, специфічні для сплавів: алюміній, нержавіюча сталь і мідь

Подолання високої відбивної здатності та тонких природних оксидів на алюмінію та міді за допомогою імпульсних лазерних очисних машин із волоконним лазером

Робота з алюмінієм та міддю може бути досить складною через їх природно високий рівень відбивання, який іноді досягає близько 95% на стандартних лазерних довжинах хвиль, а також через утворення на їхніх поверхнях дуже тонких оксидних шарів. Рішення полягає у використанні імпульсних волоконних лазерів, які вирішують цю проблему за рахунок коротких інтенсивних імпульсів енергії. Ці короткі імпульси ефективно видаляють забруднення ще до того, як тепло встигає поширитися в сам матеріал. Зокрема для міді такі лазерні системи працюють найкраще на довжині хвилі близько 1064 нанометри та при тривалості імпульсів менше 100 наносекунд. Їхня ефективність полягає в тому, що вони забезпечують очищення поверхонь з успішністю понад 99%, зберігаючи при цьому матеріал непошкодженим. Відсутні помітні деформації або утворення зон термічного впливу, що означає, що розміри залишаються стабільними, а механічні властивості після обробки не змінюються.

Керування шаром пасивації з нержавіючої сталі: баланс між видаленням оксидів та збереженням стійкості до корозії

Очищення нержавіючої сталі вимагає обережного ставлення, оскільки необхідно позбутися бруду та забруднень, не пошкодивши при цьому шар хрому, який захищає від іржавіння. Промислові лазери добре справляються з цим завдяки контрольованому виведенню енергії у межах від 0,8 до 1,2 джоулів на квадратний сантиметр. Ці пристрої можуть видаляти окислення, жирові залишки та непривабливі сліди від нагріву, не пошкоджуючи захисного шару під ними. Деякі дослідження показують, що правильно налаштовані лазерні системи зменшують кількість залізних частинок на поверхні майже на 90%, зберігаючи понад 98% хрому. Така ефективність відповідає промисловим стандартам чистоти, встановленим ASTM A380, і запобігає утворенню неприємних малих поглиблень на поверхні металу.

Поширені запитання

Як працює лазерна очистка?

Лазерне очищення працює за рахунок перетворення інтенсивних лазерних променів на тепло, яке випаровує забруднення, не впливаючи на металеву основу.

Які типи забруднень може видалити лазерне очищення?

Лазерне очищення ефективно видаляє іржу, окалину, мастило, нафту, фарби, епоксиди та інші органічні залишки.

Чи безпечне лазерне очищення для металевих основ?

Так, лазерне очищення безпечне для металевих основ, оскільки воно використовує точні технології, щоб уникнути їх пошкодження.

Які переваги використання лазерних очисних машин?

Лазерні очисні машини пропонують переваги, такі як очищення без контакту, зниження експлуатаційних витрат та відповідність екологічним нормам.